Panneaux solaires : la réponse norvégienne à la neige

La Norvège a connu une augmentation de sa capacité en énergie solaire ces dernières années. Cependant, en hiver, les panneaux solaires sont confrontés à un problème majeur : la neige. Des chercheurs ont modélisé combien d’électricité supplémentaire pourrait être produite si les surfaces des panneaux solaires étaient conçues pour repousser la neige et la glace.

Historiquement, la Norvège a été lente à exploiter l’énergie solaire. Cependant, l’intérêt pour cette technologie a connu une croissance rapide ces dernières années. Entre 2015 et 2021, la capacité de génération d’énergie solaire du pays a été multipliée par 15.

« Il s’agit d’un malentendu classique que de penser qu’il n’y a pas assez de rayonnement solaire en Norvège, » explique le professeur Bjørn Petter Jelle, du département de génie civil et environnemental de l’NTNU. « D’une part, c’est en partie vrai : nous n’avons pas beaucoup de soleil pendant les mois d’hiver les plus sombres. Mais d’autre part, le soleil que nous avons en hiver est très précieux, sans parler du soleil de minuit ou du grand nombre d’heures d’ensoleillement pendant l’été.« 

Cependant, il y a un défi de taille à surmonter : la neige sur les cellules solaires peut réduire la quantité d’électricité qu’elles produisent au moment où elle est le plus nécessaire.

« Une fine couche de neige et vous n’avez plus de production d’électricité, » déclare Jelle.

Le problème de la prévention de l’adhérence de la neige et de la glace sur un panneau solaire est plus complexe qu’il n’y paraît. En fonction de nombreuses variables et de leurs interactions, la neige peut parfois glisser facilement et d’autres fois adhérer aux surfaces des panneaux solaires.

Pour comprendre l’impact du problème de la neige sur la production d’énergie solaire en Norvège, Jelle et ses collègues de l’NTNU et de SINTEF ont modélisé combien d’électricité supplémentaire pourrait être générée dans trois villes norvégiennes si les cellules solaires étaient dotées de surfaces ou de revêtements « icephobic« , réduisant ainsi l’accumulation de neige sur les panneaux.

En utilisant le ZEB Living Lab de l’NTNU à Trondheim comme étude de cas, Jelle et ses collègues ont estimé la quantité de rayonnement solaire qui atteindrait la surface des cellules solaires du bâtiment pendant les mois d’hiver et combien d’électricité solaire aurait été perdue à cause de la couverture de neige au cours des quatre dernières années.

Ensuite, en utilisant des données sur l’efficacité des revêtements icephobic disponibles commercialement pour d’autres applications, les chercheurs ont simulé combien d’électricité perdue à cause de la couverture de neige pourrait être récupérée si ces panneaux solaires étaient dotés d’une surface icephobic. Les chercheurs ont ensuite répété la même analyse pour deux autres villes, Oslo et Bergen, en utilisant les données locales sur le climat et la latitude.

Ils ont découvert que les revêtements icephobes pourraient réduire la quantité d’électricité perdue pendant les mois d’hiver de 65% à Oslo, 60% à Trondheim et 45% à Bergen.

La recherche a également montré que les revêtements seraient plus efficaces entre janvier et avril, plutôt qu’en novembre et décembre, dans les trois localités. Cela est logique si l’on considère la différence dans la quantité de rayonnement solaire pendant ces mois, explique Jelle.

À Trondheim, la ville la plus septentrionale de l’étude, il y a environ quatre à cinq heures de lumière du jour pendant les mois sombres de décembre et janvier.

« Puis, lorsque nous entrons en février et mars, nous avons de plus en plus de soleil, » explique Jelle. Ce rayonnement solaire supplémentaire commencerait également à faire fondre la neige accumulée sur un panneau solaire, offrant ainsi un coup de main à un revêtement icephobe.

Cette étude souligne le potentiel de l’énergie solaire en Norvège, malgré ses défis hivernaux. Avec l’application de nouvelles technologies comme les revêtements icephobes, l’avenir de l’énergie solaire en Norvège semble prometteur, même pendant les longs mois d’hiver.

Les travaux ont été financés par le Conseil de la recherche de Norvège et publiés dans la revue Solar Energy.

Référence : Mattia Manni, Maria Chiara Failla, Alessandro Nocente, Gabriele Lobaccaro, Bjørn Petter Jelle. L’influence des revêtements de nanomatériaux glacés sur les panneaux de cellules solaires aux latitudes élevées. Solar Energy. Vol. 248, 2022. https://doi.org/10.1016/j.solener.2022.11.005.